(57)【要約】【課題】  複数種類の電池の性能をそれぞれ最大限に活かすことのできる充電装置を提供すること。【解決手段】  電池温度検出回路９０において検出される電池温度Ｔ、その電池温度Ｔに基づきＣＰＵ５１により演算される電池温度勾配ｄＴ／ｄｔ、電池電圧検出回路４０において検出される電池電圧Ｖ、その電池電圧Ｖに基づきＣＰＵ５１により演算される電池電圧勾配ｄＶ／ｄｔに基づき、充電電流を切り替える。また、上記電池温度Ｔ、電池電圧Ｖ、電池電圧勾配ｄＶ／ｄｔ、および充電電流制御回路６０により制御される充電電流に基づき判別値を設定し、電池温度勾配がその最小値よりも判別値以上上昇すると、満充電と判別する。これにより、電池種に応じた充電が可能になる。【選択図】  図１
2006166641.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
充電電流を制御する制御手段と、
電池電圧を検出する電池電圧検出手段と、
前記電池電圧検出手段の出力に基づいて前記電池電圧を記憶する電池電圧記憶手段と、
前記電池電圧検出手段及び前記電池電圧記憶手段の出力に基づいて電池電圧勾配を演算する電池電圧勾配演算手段と、
電池温度を検出する電池温度検出手段と、
前記電池温度検出手段の出力に基づいて前記電池温度を記憶する電池温度記憶手段と、
前記電池温度検出手段及び前記電池温度記憶手段の出力に基づいて電池温度勾配を演算する電池温度勾配演算手段と、
前記電池温度勾配演算手段の出力に基づいて前記電池温度勾配を記憶する電池温度勾配記憶手段と、を有し、
前記制御手段は、前記電池電圧及び前記電池電圧勾配及び前記電池温度及び前記電池温度勾配の四つの値に基づいて、又は前記電池電圧勾配及び前記電池温度勾配と前記電池電圧または前記電池温度の何れかとの三つの値に基づいて、充電電流を制御することを特徴とする充電装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記電池電圧及び前記電池電圧勾配及び前記電池温度及び前記電池温度勾配、又は前記電池電圧勾配及び前記電池温度勾配と前記電池電圧または前記電池温度の何れかとの３種類の値を予め定められたそれぞれの基準値と比較し、その大小関係に基づいて、充電電流を制御することを特徴とする請求項１に記載の充電装置。
【請求項３】
充電電流を制御する制御手段と、
電池電圧を検出する電池電圧検出手段と、
前記電池電圧検出手段の出力に基づいて前記電池電圧を記憶する電池電圧記憶手段と、
電池温度を検出する電池温度検出手段と、
前記電池温度検出手段の出力に基づいて前記電池温度を記憶する電池温度記憶手段と、
前記電池温度検出手段及び前記電池温度記憶手段の出力に基づいて電池温度勾配を演算する電池温度勾配演算手段と、
前記電池温度勾配演算手段の出力に基づいて前記電池温度勾配を記憶する電池温度勾配記憶手段と、
を有し、前記電池温度及び前記電池温度勾配及び電池電圧及び前記充電電流、又は前記値の何れか三つ以上の値に基づいて判別値を選択し、前記電池温度勾配が最小の電池温度勾配よりも判別値以上上昇した時、満充電と判別することを特徴とする充電装置。
【請求項４】
前記電池温度及び前記電池温度勾配及び電池電圧及び前記充電電流、又は前記値の何れか三つ以上の値を予め定められたそれぞれの基準値と比較し、その大小関係に基づいて判別値を選択して、前記電池温度勾配が最小の電池温度勾配よりも判別値以上上昇した時、満充電と判別することを特徴とする請求項３に記載の充電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ニッケルカドミウム電池やニッケル水素電池等の２次電池を充電する充電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
２次電池を電動工具の電源として用いるような場合には、ハイパワーの要望が強い。これに対応するため、大電流で放電が可能であり、さらに作業効率の向上の点から短時間で充電が可能なニッケルカドミウム電池（以下、「ニカド電池」という。）が広く用いられている。
【０００３】
また、電池の高容量化による作業効率の向上の要望、ニカド電池に使用するカドミウムの有害性から耐環境性に優れた電池の要望に対し、近年では新たにニッケル水素電池が普及し始めている。
【０００４】
ニカド電池とニッケル水素電池では、定格電圧上１.２Ｖと同じであるため電圧的には互換性を保てるが、電流的にはそれぞれの電池種における正負極の充放電に伴う活物質の反応上、異なった充電制御方法で充電を行う必要がある。
【０００５】
ニカド電池とニッケル水素電池の充電中の電池電圧及び電池温度をそれぞれ図２２と図２３に示す。図２２及び図２３に示すように、ニカド電池とニッケル水素電池のように異なった電池種では電池温度や電池電圧の上昇具合が違うため、異なった充電制御を行なう必要がある。
【０００６】
そこで、ニカド電池とニッケル水素電池の両方の電池を充電するために、電池及び充電装置双方に電池種を判別するための判別端子及び電池種類検出手段を設け、その電池種類判別手段の出力に基づいて充電制御を行う充電装置が提案されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１１−１５０８７９号公報（第２―３頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、このように電池種判別端子及び電池種検出手段を設けて別系統の充電制御を行うことは、例えばマイコンで充電制御を行おうとする場合は、別系統のプログラムが必要となりＲＯＭ容量の増大につながる。このため、ＲＯＭ容量の大きいマイコンを使用する必要があり、コスト等の点で不利である。また、同じ電池種であっても内部抵抗や容量等、単純に電池種を判別し、その出力に基づき画一的な充電制御を行っても、最大限に電池の性能を活かした充電制御を行えない場合がある。
【０００８】
そこで、本発明は、電池温度、電池温度勾配、電池電圧、電池電圧勾配、充電電流等に基づき、充電電流、満充電の条件を選択し、電池の性能を最大限に活かすことのできる充電装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、充電電流を制御する制御手段と、電池電圧を検出する電池電圧検出手段と、前記電池電圧検出手段の出力に基づいて前記電池電圧を記憶する電池電圧記憶手段と、前記電池電圧検出手段及び前記電池電圧記憶手段の出力に基づいて電池電圧勾配を演算する電池電圧勾配演算手段と、電池温度を検出する電池温度検出手段と、前記電池温度検出手段の出力に基づいて前記電池温度を記憶する電池温度記憶手段と、前記電池温度検出手段及び前記電池温度記憶手段の出力に基づいて電池温度勾配を演算する電池温度勾配演算手段と、前記電池温度勾配演算手段の出力に基づいて前記電池温度勾配を記憶する電池温度勾配記憶手段と、を有し、前記制御手段は、前記電池電圧及び前記電池電圧勾配及び前記電池温度及び前記電池温度勾配の４種類の値、又は前記電池電圧勾配及び前記電池温度勾配と前記電池電圧または前記電池温度の何れかとの３種類の値に基づいて、充電電流を制御することを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、制御手段が、前記電池電圧及び前記電池電圧勾配及び前記電池温度及び前記電池温度勾配、又は前記電池電圧勾配及び前記電池温度勾配と前記電池電圧または前記電池温度の何れかとの三つの値を予め定められたそれぞれの基準値と比較し、その大小関係に基づいて、充電電流を制御することを特徴とする。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、充電電流を制御する制御手段と、電池電圧を検出する電池電圧検出手段と、前記電池電圧検出手段の出力に基づいて前記電池電圧を記憶する電池電圧記憶手段と、電池温度を検出する電池温度検出手段と、前記電池温度検出手段の出力に基づいて前記電池温度を記憶する電池温度記憶手段と、前記電池温度検出手段及び前記電池温度記憶手段の出力に基づいて電池温度勾配を演算する電池温度勾配演算手段と、前記電池温度勾配演算手段の出力に基づいて前記電池温度勾配を記憶する電池温度勾配記憶手段と、を有し、前記電池温度及び前記電池温度勾配及び電池電圧及び前記充電電流、又は前記値の何れか三つ以上の値に基づいて判別値を選択し、前記電池温度勾配が最小の電池温度勾配よりも判別値以上上昇した時、満充電と判別することを特徴とする。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、前記電池温度及び前記電池温度勾配及び電池電圧及び前記充電電流、又は前記値の何れか三つ以上の値を予め定められたそれぞれの基準値と比較し、その大小関係に基づいて判別値を選択して、前記電池温度勾配が最小の電池温度勾配よりも判別値以上上昇した時、満充電と判別することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、電池電圧、電池電圧勾配、電池温度、電池温度勾配、および充電電流を用いて、その電池固有の定性的な情報に基づき充電制御を行うことにより、電池の性能を最大限に活かすことのできる充電装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は、本発明の実施の形態による充電装置１００を示すブロック図である。充電装置１００は、第１の整流平滑回路１０、スイッチング回路２０、及び第２の整流平滑回路３０からなるスイッチング電源を有し、このスイッチング電源の出力側に電池パック２が接続される。電池パック２のマイナス端子側には充電電流検出手段たる抵抗３が接続され、抵抗３で検出した充電電流は充電電流制御手段たる充電電流制御回路６０及びフォトカプラ５を介してスイッチ回路２０にフィードバックされている。
【００１５】
電池パック２には電池電圧検出手段たる電池電圧検出回路４０及び電池温度検出手段たる電池温度検出回路９０が接続されており、これらの回路の出力はマイクロコンピュータ（以下、「マイコン」という。）５０に供給されている。マイコン５０は、充電電流設定手段たる充電電流設定回路８０を介して充電電流制御回路６０に接続されるとともに、フォトカプラ４を介してスイッチング回路２０にも接続されている。また、充電装置１００は定電圧電源７０を備え、マイコン５０、電池温度検出回路９０等に直流定電圧（本実施の形態では、５Ｖ）を供給している。
【００１６】
以下、電池パック２及び充電装置１００の構成について詳細に説明する。
【００１７】
電池パック２は、複数の素電池を直列接続してなる電池組２ａと、電池組２aに接触または近接して配置され電池組２ａの温度を検出するサーミスタ２ｂから構成されている。サーミスタ２ｂの一方の端子は基準電位点に接続され、他方の端子は電池温度検出回路９０を介してマイコン５０に接続されている。
【００１８】
電池パック２には、スイッチング電源から充電電流が供給される。そのスイッチング電源を構成する第１の整流平滑回路１０は全波整流回路１１と平滑用コンデンサ１２とで構成され、スイッチング回路２０は高周波トランス２１と、ＭＯＳＦＥＴ２２と、ＰＷＭ制御ＩＣ２３とで構成されている。ＰＷＭ制御ＩＣ２３は、ＭＯＳＦＥＴ２２の駆動パルス幅を変えて第２の整流平滑回路３０の出力電圧を調整するスイッチング電源ＩＣである。ＭＯＳＦＥＴ２２は、ＰＷＭ制御ＩＣ２３からの信号に応じてオン・オフする。これにより、第１の整流平滑回路１０から出力された直流は交流となり、この交流は高周波トランス２１によって変圧される。スイッチング電源を構成する第２の整流平滑回路３０は、ダイオード３１、３２、チョークコイル３３、及び平滑用コンデンサ３４とで構成されている。高周波トランス２１から出力された交流は、ダイオード３１、３２によって整流され、チョークコイル３３および平滑コンデンサ３４によって平滑される。
【００１９】
抵抗３は、電池パック２に流れる充電電流を検出する電流検出用素子であり、検出した充電電流を充電電流制御回路６０に入力する。充電電流制御回路６０は、初段演算増幅器６１と、第２段演算増幅器６２と、初段演算増幅器６１の入力抵抗６３及び帰還抵抗６４と、第２段演算増幅器６２の入力抵抗６５及び帰還抵抗６６で構成されている。抵抗３で検出した充電電流は、初段演算増幅器６１の反転入力端子に入力抵抗６３を介して入力される。また、第２段演算増幅器６２の反転入力端子には充電電流設定回路８０の出力が接続されている。かかる構成により、充電電流制御回路６０は、抵抗３によって検出された充電電流と、充電電流設定回路８０で設定された設定充電電流とを比較した結果を出力する。
【００２０】
充電電流制御回路６０の出力端にはフォトカプラ５が接続されており、フォトカプラ５により高周波トランス２１の二次側で生成された帰還信号を高周波トランス２１の一次側に設けられたＰＷＭ制御ＩＣ２３に出力する。
【００２１】
電池電圧検出回路４０は、抵抗４１と４２を電池パック２のプラス側端子と基準電位点との間に直列接続した構成のもので、抵抗４１、４２によって電池パック２の端子電圧を分圧し、分圧電圧をマイコン５０に出力する。
【００２２】
電池温度検出回路９０は、抵抗９１と９２を直流定電圧ライン（５Ｖ）と基準電圧点間に直列接続されており、抵抗９１と９２の接続点はサーミスタ２ｂに接続されている。サーミスタ２ｂと抵抗９２は並列接続されているので、電池組２ａの温度に応じた電圧がマイコン５０に出力される。
【００２３】
マイコン５０は、ＣＰＵ５１、ＲＯＭ５２、ＲＡＭ５３、タイマ５４、Ａ／Ｄコンバータ５５、出力ポート５６、及びリセット入力ポート５７を備えており、これらは内部バスにより相互に接続されている。
【００２４】
ＲＯＭ５２には図２に示したフローチャートに対応するプログラムをはじめ種々のプログラムが格納されており、ＣＰＵ５１はこれらプログラムに従って所定の処理を行う。ＲＡＭ５３は、電池電圧検出回路４０により検出した電池電圧を記憶する電池電圧記憶領域５３１と、電池温度検出回路９０により検出した電池温度を記憶する電池温度記憶領域５３２と、検出した電池電圧に基づいて演算した電池電圧勾配を記憶する電池電圧勾配記憶領域５３３と、電池温度に基づいて演算した電池温度勾配を記憶する電池温度勾配記憶領域５３４とを有している。
【００２５】
Ａ／Ｄコンバータ５５は、電池電圧検出回路４０及び電池温度検出回路９０から出力されたアナログの電圧情報をデジタル信号に変換する。リセット入力ポート５７は、後述の定電圧電源７０のリセットＩＣ７８に接続されており、マイコン５０はリセットＩＣ７８からのリセット入力信号を受けると初期状態にリセットされる。
【００２６】
出力ポート５６は充電電流設定回路８０及びフォトカプラ４に接続されている。充電電流設定回路８０は、出力ポート５６からの信号に応じて第２段演算増幅器６２の反転入力端子に印加する電圧値を変える。第２段演算増幅器６２の反転入力端子に印加される電圧値は、電池パック２に流す設定充電電流に対応した値であり、充電電流制御手段６０は、設定充電電流と抵抗３で検出された充電電流の差分をフォトカプラ５を介してＰＷＭ制御ＩＣ２３にフィードバックしている。
【００２７】
フォトカプラ４は、出力ポート５６からの信号に基づき、充電の開始及び停止を制御する信号をPWM制御ＩＣ２３に伝達する。
【００２８】
ＣＰＵ５０は、電池電圧検出回路４０で検出した電池電圧と電池温度検出回路９０で検出した電池温度をサンプリング時間毎に取り込みそれぞれＲＡＭ５３の電池電圧記憶領域５３１と電池温度記憶領域５３２に記憶する。電池電圧記憶領域５３１と電池温度記憶領域５３２には過去に検出した全ての電池電圧と電池温度の情報が記憶保持されているわけでなく、直近の所定サンプリング時間分のデータのみが記憶保持されており、新たに電池電圧、電池温度が検出される度に電池電圧記憶領域５３１と電池温度記憶領域５３２に記憶されている所定サンプリング時間前に検出された最も古い電池電圧、電池温度は削除されるようになっている。
【００２９】
更に、ＣＰＵ５０は電池電圧記憶領域５３１に記憶されている所定サンプリング時間前に検出し記憶されている電池電圧と最新の電池電圧に基づいて電池電圧勾配ｄＶ／ｄｔを演算し、演算結果をＲＡＭ５３の電池電圧勾配記憶領域５３３に記憶する。電池電圧勾配ｄＶ／ｄｔは、最新の電池電圧から電池電圧記憶領域５３１に記憶されている所定サンプリング時間前に検出された電池電圧を引いた差分データである。
【００３０】
同様に、ＣＰＵ５０は電池温度記憶領域５３２に記憶されている所定サンプリング時間分の電池温度に基づいて電池温度勾配ｄＴ／ｄｔを演算し、演算結果をＲＡＭ５３の電池温度勾配記憶領域５３４に記憶する。電池温度勾配ｄＴ／ｄｔは、最新の電池温度から電池温度記憶領域５３２に記憶されている所定サンプリング時間前に検出された電池温度を引いた差分データである。
【００３１】
また、ＲＡＭ５３には、それまでに演算された電池温度勾配ｄＴ／ｄｔのうち最小の電池温度勾配ｄＴ／ｄｔを記憶する領域を有している。
【００３２】
定電圧電源７０は、電源トランス７１、全波整流回路７２、３端子レギュレータ７３、７４、平滑コンデンサ７５〜７７、リセットＩＣ７８等を備えており、マイコン５０、充電電流制御手段６０等の電源となる。リセットＩＣ７８はマイコン５０を初期状態にするためにリセット入力ポート５７にリセット信号を出力する。
【００３３】
次に図１のブロック図、図２のフローチャート、図３〜図５の表及び図６〜２３の特性図を参照して本実施の形態による充電装置１００の制御方法を説明する。
【００３４】
充電装置１００で電池パック２内の電池組２ａを充電するには、電池パック２を充電装置１００の所定の箇所に接続し、充電装置１００を商用電源である交流電源１に接続する。充電装置１００に電源を投入すると、マイコン５０は出力ポート５６をイニシャルセットし、電池パック２の接続待機状態となる（ステップ２０１）。電池パック２が接続されると、充電電流Ｉ０で充電を開始する（ステップ２０２）。充電開始と同時にマイコンのタイマ５４が計時動作を開始する。
【００３５】
次に、電池温度検出回路９０は電池温度Tを検出する（ステップ２０３）。マイコン５０は、検出された電池温度に基づき、電池温度勾配ｄＴ／ｄｔを演算・記憶する（ステップ２０４）。電池電圧検出回路４０は、電池電圧Vを検出し（ステップ２０５）、マイコン５０は、検出された電池電圧に基づき電池電圧勾配ｄＶ／ｄｔを演算・記憶する（ステップ２０６）。
【００３６】
次に、タイマ５４を参照することにより、充電開始から時間K経過したか否かを判別する（ステップ２０７）。時間Ｋは、検出した電池電圧Ｖ及び電池温度Ｔでそれぞれの勾配を演算するまでに必要な最小時間であり、時間Ｋが経過した後は充電電流を所定の値に切り替えて充電を行う。なお、時間Ｋとしては、例えば２〜３分程度が好ましい。
【００３７】
時間Ｋ経過していない場合にはステップ２０２に戻る。時間Ｋが経過した場合は、電池温度Ｔ、電池温度勾配ｄＴ／ｄｔ、電池電圧Ｖ、電池電圧勾配ｄＶ／ｄｔに基づき、例えば、図３に示した値Ｉ（Ｔ、ｄＴ／ｄｔ、Ｖ、ｄＶ／ｄｔ）に充電電流を切替る（ステップ２０８）。
【００３８】
すなわち、電池温度が低く、電池温度勾配が小さく、電池電圧も小さく、電池電圧勾配も小さい場合は、設定値の中で最大の電流ａで充電を行なう。逆に、電池温度が高く、電池温度勾配が大きく、電池電圧も大きく、電池電圧勾配も大きい場合は、設定値の中の最小の電流ｅで充電を行なう。図３において、電流値は、ａ＞ｂ＞ｃ＞ｄ＞ｅの関係があるとする。
【００３９】
なお、図３および後述する図４において、電池温度T、電池温度勾配ｄＴ／ｄｔ、電池電圧V、電池電圧勾配ｄＶ／ｄｔの大小は、予め定められたそれぞれの基準値との比較の結果である。また、上記基準値、および図３に示した電池温度T、電池温度勾配ｄＴ／ｄｔ、電池電圧V、電池電圧勾配ｄＶ／ｄｔと電流値との関係は予めＲＯＭ５２に記憶させてある。マイコン５０は、検出及び演算した電池温度T、電池温度勾配ｄＴ／ｄｔ、電池電圧V、電池電圧勾配ｄＶ／ｄｔをそれぞれの基準値と比較して充電電流の設定値を求め、その設定値に対応した信号を出力ポート５６、充電電流設定回路８０を介して充電電流制御回路６０に入力して充電電流を制御する。
【００４０】
次に、ステップ２０９〜２１２において、ステップ２０２〜２０６と同様の検出、演算・記憶を行い、電池温度勾配による満充電検出の判別値を設定する（ステップ２１３）。電池温度勾配による満充電の検出は、記憶された電池温度勾配の最小値から、電池温度勾配が判別値ａ（Ｔ、Ｉ、Ｖ、ｄＶ／ｄｔ）以上上昇したら満充電と判別する。この判別値は、例えば図４のような値に定める。
【００４１】
すなわち、それぞれの基準値に対して充電電流が大きく、電池電圧勾配が小さく、電池温度が低く、電池電圧が大きい場合は、判別値の中の最大値ｆを判別値とする。また、充電電流が小さく、電池電圧勾配が大きく、電池温度が高く、電池電圧が小さい場合は、判別値の中の最小値ｌを判別値とする。前者の場合において、電池温度勾配が最小の電池温度勾配からｆ以上、後者の場合ではｌ以上上昇すると、それぞれ満充電であると判別する。図４において、設定値は、ｆ＞ｇ＞ｈ＞ｊ＞ｋ＞ｌの関係があるとする。なお、図３および図４の詳細については後述する。
【００４２】
以上のように判別値を定め、現在の電池温度勾配が最小の電池温度勾配から判別値以上上昇していれば満充電と判別して充電を終了する（ステップ２１４）。その後、電池が充電装置から抜かれたら、（ステップ２１５）ステップ２０１に戻る。
【００４３】
ここで、図３〜図４の表について、図５の表および図６〜図２３の特性図（グラフ）を参照しながら説明する。本実施の形態で想定した電池パック２は、ニッケル水素電池とニカド電池とであり、それぞれ満充電時の電池電圧が２４Ｖ、７．２Ｖの計４種類の電池について示している。ニッケル水素電池の２４Ｖタイプを電池２０１、同７．２Ｖタイプを電池２０３、ニカド電池の２４Ｖタイプを、電池２０５、同７．２Ｖタイプを電池２０７とする。
【００４４】
電池２０１から電池２０７をさらにそれぞれ、放電直後か放電後長時間使用していないか、および満充電間際か、空電池かによって区別すると、図５に示すように〈１〉から〈１６〉までの１６通りの電池パックを考えることができる。以下、これらを電池パック〈１〉から電池パック〈１６〉という。
【００４５】
まず、図３について説明する。図６から図２１は、上記電池パック〈１〉から電池パック〈１６〉の電池温度及び電池電圧の時間変化を示している。ここで、電池電圧の大小を決めるための基準値を電圧Ｖ１、電池温度の大小を決めるための基準値を温度Ｔ１とする。簡単のため、各グラフに電圧Ｖ１と温度Ｔ１とは同じ基準線で示したが、もちろん一般的には異なる。
【００４６】
図６に示すように、電池パック〈１〉は、２４Ｖタイプのニッケル水素電池２０１で、充電開始から時間Ｋ経過した時刻（以下、単に「時刻Ｋ」という。）において電池電圧は電圧Ｖ１より大きく、電池電圧Ｖは「大」と判別される。また電池パック〈１〉は放電直後であり、時刻Ｋで温度Ｔは温度Ｔ１よりも高いので、電池温度Ｔは「大」と判別される。また、満充電間際であるため、図２３の時間特性の満充電間際の特性を示す。図２３を見ると分かるように、満充電間際では、電池温度の時間に対する勾配（電池温度勾配）及び電池電圧の時間に対する勾配（電池電圧勾配）は増大する。よって、満充電間際の電池温度勾配及び電池電圧勾配よりも低い基準値を予め定めておくと、電池パック〈１〉では電池温度勾配及び電池電圧勾配は「大」と判別できる。よって電池パック〈１〉は、図３の表の〈１〉の欄に区分され、充電電流は電流ｅに制御される。
【００４７】
図７に示すように、電池パック〈２〉は、２４Ｖタイプのニッケル水素電池２０１であるが、通常の空電池であり、図２３と同様の時間特性となる。時刻Ｋにおいて電池電圧は電圧Ｖ１より大きく、電池電圧Ｖは「大」と判別される。また電池パック〈２〉は放電直後であり、時刻Ｋで温度Ｔは温度Ｔ１よりも高いので、電池温度Ｔは「大」と判別される。また、電池温度勾配は、図２２及び図２３からわかるように、満充電間際以外ではニカド電池よりもニッケル水素電池の方が大きくなっている。よって、ニカド電池の電池温度勾配よりも高くニッケル水素電池の電池温度勾配よりも低い基準値を予め定めておくと、電池パック〈２〉の電池温度勾配は「大」と判別される。また、電池電圧勾配は満充電間際に比べて小さいので、満充電間際の電池電圧勾配よりも低いある基準値を予め定めておくと、電池パック〈２〉の電池電圧勾配は「小」と判別される。よって電池パック〈２〉は、図３の表の〈２〉の欄に区分され、充電電流は電流ｃに制御される。
【００４８】
以上のように、電池温度勾配が「大」と判別されるのはニッケル水素電池、「小」と判別されるのはニカド電池、電池電圧勾配が「大」と判別されるのは、電池種にかかわらず満充電間際の電池、逆に通常の空電池では満充電間際に比べて電池電圧勾配が小さく、電池種にかかわらず「小」と判別されるように基準値を設定しておく。また、電池電圧の「大」「小」は、満充電の際の電池電圧で決まるように基準値を定めることができる。電池温度は、電池種にかかわらず、放電直後の電池パックの場合には高温になっており「大」、放電後長時間使用しないで温度が下がり、基準値を下回った場合が「小」と判別されるようにする。
【００４９】
以下、図８から図２０まで同様に電池電圧及び電池温度を検出し、電池電圧勾配及び電池温度勾配を演算して、それぞれＲＯＭ５２に予め記憶された基準値と比較することで、電池パック〈３〉から電池パック〈１６〉を表３のそれぞれの項目に区分することができる。
【００５０】
図８の電池パック〈３〉は、電池電圧、電池電圧勾配、電池温度が「大」、電池温度勾配が「小」と判別され、充電電流は電流ｃに制御される。図９の電池パック〈４〉は、電池電圧、電池温度が「大」、電池電圧勾配、電池温度勾配が「小」と判別され、充電電流は電流ｃに制御される。図１０の電池パック〈５〉は、電池温度、電池温度勾配、電池電圧勾配が「大」、電池電圧が「小」と判別され、充電電流は電流ｅに制御される。図１１の電池パック〈６〉は、電池温度、電池温度勾配が「大」、電池電圧、電池電圧勾配が「小」と判別され、充電電流は電流ｄに制御される。図１２の電池パック〈７〉は、電池温度、電池電圧勾配が「大」、電池電圧、電池温度勾配が「小」と判別され、充電電流は電流ｃに制御される。図１３の電池パック〈８〉は、電池温度が「大」、電池電圧、電池電圧勾配、電池温度勾配が「小」と判別され、充電電流は電流ｃに制御される。
【００５１】
図１４の電池パック〈９〉は、電池電圧、電池電圧勾配、電池温度勾配が「大」、電池温度が「小」と判別され、充電電流は電流ｅに制御される。図１５の電池パック〈１０〉は、電池電圧、電池温度勾配が「大」、電池温度、電池電圧勾配が「小」と判別され、充電電流は電流ｄに制御される。図１６の電池パック〈１１〉は、電池電圧、電池電圧勾配が「大」、電池温度、電池温度勾配が「小」と判別され、充電電流は電流ｃに制御される。図１７の電池パック〈１２〉は、電池電圧が「大」、電池電圧勾配、電池温度、電池温度勾配が「小」と判別され、充電電流は電流ｂに制御される。
【００５２】
図１８の電池パック〈１３〉は、電池電圧勾配、電池温度勾配が「大」、電池電圧、電池温度が「小」と判別され、充電電流は電流ｅに制御される。図１９の電池パック〈１４〉は、電池温度勾配が「大」、電池電圧、電池温度、電池温度勾配が「小」と判別され、充電電流は電流ａに制御される。図２０の電池パック〈１５〉は、電池電圧勾配が「大」、電池電圧、電池温度、電池温度勾配が「小」と判別され、充電電流は電流ａに制御される。図２１の電池パック〈１６〉は、電池電圧、電池電圧勾配、電池温度、電池温度勾配が「小」と判別され、充電電流は電流ａに制御される。
【００５３】
充電電流値の一例としては、ａ＝９（Ａ）、ｂ＝７．５（Ａ）、ｃ＝６（Ａ）、ｄ＝５（Ａ）、ｅ＝４（Ａ）とすることができる。
【００５４】
次に、図４について説明する。例えば図６に示すように、電池パック〈１〉のとき、ニッケル水素電池２０１は放電直後であり、電池温度は「大」、ニッケル水素電池２０１は２４Ｖタイプであるので、電池電圧は「大」と判別される。さらに満充電間際の状態であるため、電池電圧勾配は「大」である。また、図３の〈１〉の欄により、充電電流は電流ｅに制御されており、例えば基準値を電流ｃよりも高く設定しておくと、「小」と判別される。よって、図４の〈１〉の欄に区分され、電池温度勾配が時刻Ｋ以降の最小の電池温度勾配よりｋ℃以上上昇すると満充電と判別される。
【００５５】
図７に示すように、電池パック〈２〉のとき、ニッケル水素電池２０１は放電直後であり電池温度は「大」、ニッケル水素電池２０１は２４Ｖタイプであるので、電池電圧は「大」と判別される。さらに空電池の状態であるため、電池電圧勾配は「小」である。また、図３の〈２〉の欄により、充電電流は電流ｃに制御されており、例えば基準値を電流ｃよりも高く設定しておくと、「小」と判別される。よって、図４の〈２〉の欄に区分され、電池温度勾配が時刻Ｋ以降の最小の電池温度勾配よりｊ℃以上上昇すると満充電と判別される。
【００５６】
同様に、図８〜図２１及び図３を参照しながら判別すると、電池パック〈１〉から〈１６〉は、図４の各欄に区分され、それぞれの判別値と対応付けられる。
【００５７】
電池温度上昇の判別値としては例えば、ｆ＝６．３℃、ｇ＝５．６℃、ｈ＝５．０℃、ｊ＝３．８℃、ｋ＝３．１℃、ｌ＝２．５℃とすることができる。
【００５８】
以上のように、本実施の形態による充電装置１００は、電池パック２の電池温度T、電池温度勾配ｄＴ／ｄｔ、電池電圧V、電池電圧勾配ｄＶ／ｄｔを検出・演算し、それらの値に応じて充電電流を制御する。また、電池温度T、電池電圧V、電池電圧勾配ｄＶ／ｄｔ、および充電電流に基づく充電状態に応じた判別値を定め、電池温度勾配が、時刻Ｋ以降の最小の電池温度勾配より判別値以上上昇すると満充電と判断する。
【００５９】
よって、電池種が異なる場合にも、ＲＯＭ容量の大きいマイコン等は必要とせず、コストの増大を伴うことなく充電が可能である。また、電池種に応じた電流値で充電が可能なので、電池の性能を最大限に生かした充電制御が可能である。
【００６０】
以上、添付図面を参照しながら本発明による充電装置の好適な実施形態について説明したが、本発明は上述した実施の形態に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変形や改良が可能である。
【００６１】
例えば、上記実施の形態においては、充電電流の制御および満充電の判断は、それぞれ４つの値の大小に基づいて行うようにしたが、３つの値を基に行うようにしてもよい。特に充電電流の制御は、電池電圧勾配、電池温度勾配の２つの値を含み、電池電圧または電池温度を加えた３つの値を基に行うことができる。
【００６２】
また、電池電圧の判別を基準電圧Ｖ１に対する大小のみとしたが、「大」は満充電時の電池電圧が例えばＶ１以上の電池、電池電圧「小」は、Ｖ２未満の電池と区分し、さらに電池電圧Ｖ１未満Ｖ２以上を「中」などとして、充電電流及び満充電の判別をさらに細かく行うようにしてもよい。
【００６３】
時刻Ｋは、電池電圧と電池温度で異なるようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明の充電装置は、例えば、電動工具の電源として使用する二次電池を充電する充電装置として利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】充電装置１００の構成を示すブロック図。
【図２】充電装置１００の動作を説明するフローチャート。
【図３】充電電流の値を定めるための表。
【図４】電池温度勾配による満充電を検出するための値を定めるための表。
【図５】電池パックの種類を示す表。
【図６】電池パック〈１〉の電池電圧及び電池温度の時間依存性を示す図。
【図７】電池パック〈２〉の電池電圧及び電池温度の時間依存性を示す図。
【図８】電池パック〈３〉の電池電圧及び電池温度の時間依存性を示す図。
【図９】電池パック〈４〉の電池電圧及び電池温度の時間依存性を示す図。
【図１０】電池パック〈５〉の電池電圧及び電池温度の時間依存性を示す図。
【図１１】電池パック〈６〉の電池電圧及び電池温度の時間依存性を示す図。
【図１２】電池パック〈７〉の電池電圧及び電池温度の時間依存性を示す図。
【図１３】電池パック〈８〉の電池電圧及び電池温度の時間依存性を示す図。
【図１４】電池パック〈９〉の電池電圧及び電池温度の時間依存性を示す図。
【図１５】電池パック〈１０〉の電池電圧及び電池温度の時間依存性を示す図。
【図１６】電池パック〈１１〉の電池電圧及び電池温度の時間依存性を示す図。
【図１７】電池パック〈１２〉の電池電圧及び電池温度の時間依存性を示す図。
【図１８】電池パック〈１３〉の電池電圧及び電池温度の時間依存性を示す図。
【図１９】電池パック〈１４〉の電池電圧及び電池温度の時間依存性を示す図。
【図２０】電池パック〈１５〉の電池電圧及び電池温度の時間依存性を示す図。
【図２１】電池パック〈１６〉の電池電圧及び電池温度の時間依存性を示す図。
【図２２】ニカド電池を充電した時の充電波形を示す図。
【図２３】ニッケル水素電池を充電した時の充電波形を示す図。
【符号の説明】
【００６６】
２…電池パック、  ３…抵抗、  ４０…電池電圧検出回路、  ５０…マイコン、
６０…充電電流制御回路、  ９０…電池温度検出回路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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